單元(cell)，其被布置的以輸出大約18伏特的直流電流。如果期望的話，其他電池組、電池組布置、或電壓(例如12伏特、24伏特、或48伏特)可以被采用以為電動工具供電。
[0035]在一個結(jié)構(gòu)中，電池組中的電池單元是可充電鋰離子單元。在其他結(jié)構(gòu)圖中，電池單元可以具有不是鋰離子的化學(xué)性質(zhì)，例如鎳鉻(NiCa或NiCad)或鎳-金屬氫化物等等。此外或可替換地，電池單元可以是非可再充電電池。在一個實施例中，電池是電動工具電池組，其包括含有一個或多個電池單元的電池組殼體以及用于選擇性地將電池組固定至電池接口的閂鎖機(jī)構(gòu)。該電動工具電池組在2010年5月11授權(quán)的美國專利N0.7，714，538中描述和示出，其全文通過引用結(jié)合于此。
[0036]圖1是串聯(lián)、多電池組配置100的框圖。當(dāng)兩個18伏特電池組串行連接時，電機(jī)120的電機(jī)端子之間的總電壓大約是26V。電機(jī)電流與在兩個電池組中類似。串行配置100是為較高電壓電機(jī)(例如36V)提供功率的相對有效技術(shù)，因為沒有向上轉(zhuǎn)換電壓(例如從18V到36V)的電壓轉(zhuǎn)換損失發(fā)生。額外的保護(hù)電路可以用于在一個電池組關(guān)閉時防止電池組損壞。例如，當(dāng)電壓或電流由于兩個電池組110中的一者或二者耗盡(或電荷枯竭)而降低時，保護(hù)電路可以將電池組110從電機(jī)斷開。電路還可以用于防止損害耗盡的電池組110，例如當(dāng)NiCd電池組耗盡時。印刷電路板(PCB)組件130可以用于多電池組功能性和電路，例如電機(jī)制動功能、電池組保護(hù)以及軟啟動機(jī)構(gòu)。通過使用從疊加在非導(dǎo)電(例如絕緣體)基底上的金屬(例如銅)層刻蝕的導(dǎo)電軌跡、焊盤以及其他特征，PCB可機(jī)械地支撐和電連接電氣部件。PCB組件(PCBA)可以包括控制器或狀態(tài)機(jī)。
[0037]在串聯(lián)配置100中，電動工具(或電機(jī))的性能可能受限于最高阻抗電池組(例如最弱電池組)，其可能改變電機(jī)性能。一旦最低容量電池組110耗盡(即消耗或放電)，電動工具關(guān)閉。例如，一旦任何一個耗盡，保護(hù)電路將斷開電池組中的一者或二者。
[0038]圖2示出了另一多電池組配置(即，并聯(lián)多電池組配置200 (并聯(lián)配置200))的框圖。并聯(lián)配置200包括并行連接的用于電動工具的多電池組110，并具有速度控制。在并聯(lián)配置200中，當(dāng)電池組110處于相同的放電狀態(tài)(或均衡)時，電池組并行并且同時放電。
[0039]在該并聯(lián)配置200中連接的電池組110應(yīng)當(dāng)處于相同放電狀態(tài)以同時放電。如果處于不同放電狀態(tài)的電池組110被安裝入使用并聯(lián)電池配置200的設(shè)備(即電動工具)，具有較高電壓的電池組110對具有較低電壓的電池組110充電(即交叉充電)，直到在系統(tǒng)中達(dá)到電壓均衡。較高電壓電池組110對較低電壓電池組110的交叉充電可以導(dǎo)致泄漏、溫度上升、或?qū)^低電壓電池組110的其他損害。在一些實例中，并聯(lián)配置200包括連接在電池組110之間的一個或多個二極管210以通過阻止電流流進(jìn)電池組110來防止交叉充電。相應(yīng)地，PCBA 230可以操作用于控制電池組110，從而當(dāng)電池組110未平衡時，依賴一個或多個較高電壓電池組110來給電動工具供電，而一個或多個較低電壓電池組斷開。一個或多個較高電壓電池組110被使用，直到它們的電荷狀態(tài)下降并在電池組110之間達(dá)到均衡。一旦達(dá)到均衡，電池組I1可以再次并行連接以同時向電機(jī)220提供功率。
[0040]在并聯(lián)配置200，電機(jī)220可以使用較高電流和較大功率(更多瓦特)在較低電壓操作，例如16V或18V。例如，并聯(lián)電池組110可以配置成操作大約850瓦特(W)的電機(jī)220。在較低電壓操作允許電機(jī)220在電池組110的放電曲線上擁有一致的性能。電機(jī)220被配置成作為4極電機(jī)操作，其比2極電機(jī)更有效率。因此，電機(jī)220被配置成作為4刷電機(jī)操作，從而在電刷中的每一者中存在較低的電流密度。并聯(lián)配置200包括PCBA 230，其使用脈寬調(diào)制(PWM)速度控制和/或旁路電容以維持電機(jī)220的速度，而不論電動工具上的負(fù)載，這可以提供電機(jī)220的一致性能。PWM是基于調(diào)制器信號信息而統(tǒng)一脈沖寬度的調(diào)制技術(shù)。PffM調(diào)制技術(shù)可以用于允許控制提供到電氣設(shè)備(例如電動工具)的功率、特別是提供到例如電機(jī)的慣性負(fù)載的功率。PWM還可以允許功率上的臨時提升(boost)。通過針對短的時間期間的增加的PWM占空比和/或旁路，臨時提升是可能的。使用PWM和/或旁路，電機(jī)可以平滑地從無負(fù)載過渡到高負(fù)載場景。旁路電容可以用于處理電機(jī)的高電感。
[0041]由于并聯(lián)配置200的相對低電壓和高電流，高功率場效應(yīng)晶體管(FET)或高電流FET可以用于處理較高電流。功率FET或高電流FET可以包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。為了減輕交叉充電的負(fù)面作用，可以將二極管放置在電池組110之間的電路上以防止電池組之間的電壓下降。因為電機(jī)可以以單個電池組110提供的較低電壓(例如16V或18V)操作，產(chǎn)品(例如電動工具)可以在任意數(shù)量的電池組(例如一個、兩個或更多電池組)上運行。因為在電池組110的放電狀態(tài)與系統(tǒng)(例如電動工具)中的操作電池110的放電狀態(tài)匹配時，每個該電池組110均上線，完整的容量可以由每個電池組110遞送。所述并聯(lián)配置200允許使用具有不同使用年限就放電狀態(tài)的電池組110。較舊的電池組可以擁有較少電荷，因此將按比例貢獻(xiàn)較少。PCBA 230可以包括高電流FET及軟啟動機(jī)構(gòu)，并且可以用于多電池組功能性和電路，例如維持恒定速度、監(jiān)控反電動勢(EMF)(以伏特為單位)、以及提供功率增長。PCBA 230可以檢測反EMF并根據(jù)感測的反EMF確定電機(jī)速度和控制電機(jī)220。感測的反EMF可以用于確定何時修改PffM和/或使用旁路電容。
[0042]圖3示出了用于電動工具301的按序、并聯(lián)多電池組配置300 (并聯(lián)按序配置300)的框圖。電動工具301可以是斜切鋸、電鉆/電動螺絲刀、筒式吸塵器、割草機(jī)、線式剪草機(jī)、樹籬修剪機(jī)、掃葉機(jī)、或其他工具。并聯(lián)按序配置包括多電池組410a、410b和410c，盡管在配置300的一些實例中具有兩個電池組(即410a和410b)，以及在其他實例中具有多于三個電池組410。配置300包括電機(jī)420，例如無刷DC電機(jī)或有刷電機(jī)，以及具有控制器430的PCBA 429，該控制器430具有存儲器和處理器，存儲器具有程序指令和數(shù)據(jù)，處理器執(zhí)行程序指令并利用數(shù)據(jù)來實施在此描述的控制器430的各種部件。電池410經(jīng)由電池選擇器440連接到電機(jī)420，電池選擇器440由控制器430選擇性地控制以在一些實例中一次連接電池410中的一者至電機(jī)420。
[0043]控制器430包括用于監(jiān)控電池410的特性的電池監(jiān)控器442和電流監(jiān)控器444，以及用于指示所確定的電池特性的指示器控制裝置(indicator control)4450更具體地，電池監(jiān)控器442耦合至電壓傳感器446以測量每個電池組410的電荷狀態(tài)，以及電流監(jiān)控器444耦合至電流傳感器448以檢測每個電池組410的電流輸出。每個電池組410的直流內(nèi)阻(DCIR)可以被計算以確定電池的電荷狀態(tài)。DCIR為在加載狀況下(例如向電機(jī)420提供電流)電源(例如電池組410)的阻抗或內(nèi)阻。在電池組410有負(fù)載或者產(chǎn)生電流時，DCIR被計算以指示電池組410中剩余的電荷。指示器控制裝置445控制發(fā)光二極管(LED)449以指示每個電池組410的電荷狀態(tài)。例如，LED 449可以包括與每個電池組410相關(guān)聯(lián)的多個LED (例如4個)，并且相關(guān)聯(lián)的電池組410的電荷狀態(tài)越高，點亮的LED越多。在一些實例中，當(dāng)電動工具(例如電鋸)操作時，LED 449不工作。作為示例操作流程，在具有控制器430的電動工具(例如電鋸)每次觸發(fā)拉動之后，電池監(jiān)控器442確定并傳送每個電池組410的電荷狀態(tài)至指示器控制裝置445，以及指示器控制裝置445控制LED 449指示每個電池組410的電荷狀態(tài)。在其他實例中，當(dāng)電動工具(例如割草機(jī))操作時，LED 449用于指示電池組410的電荷狀態(tài)。
[0044]在一些實施例中，LED 449指示每個電池組410輸出的功率。例如，指示器控制裝置445分別從電流監(jiān)控器444和電池監(jiān)控器442接收針對每個電池組410的電流測量和電壓測量。指示器控制裝置445隨后通過將電池組的電流和電壓相乘計算每個電池組410的功率輸出(例如以瓦特為單位)。隨后指示器控制裝置445控制LED 449來向用戶指示每個電池組410的功率輸出。LED 449可以包括與每個電池組410相關(guān)聯(lián)的多個LED，其中指示器控制裝置445控制LED 449使得電池組410中的一者的功率輸出越高，針對該電池組410啟動的LED越多?？刂破?30還包括短路保護(hù)控制裝置(short circuit protect1nC0ntr0l)464，其控制